مزايا جميع بطاريات الليثيوم الصلبة

السبب في أن بطارية الليثيوم أيون الصلبة بالكامل سوف تجتذب عمالقة دوليين هو أنه من المتوقع أن تحل اثنين من" ؛ تحديات" ؛ التي تصيب حاليًا مخاطر السلامة المحتملة لصناعة بطاريات الطاقة وانخفاض كثافة الطاقة. تشمل مزايا جميع بطاريات الليثيوم الحالة الصلبة على بطاريات الليثيوم أيون السائلة ما يلي:

(1) تتميز بطارية الليثيوم-الليثيوم الصلبة بالكامل بأداء أمان عالي

نظرًا لأن السائل المنحل بالكهرباء يحتوي على مذيبات عضوية قابلة للاشتعال ، فإن الزيادة المفاجئة في درجة الحرارة عند حدوث دائرة قصر داخلية ستؤدي بسهولة إلى الاحتراق أو حتى الانفجار. من الضروري تثبيت هيكل جهاز أمان يقاوم ارتفاع درجة الحرارة وقصر الدائرة. سيؤدي هذا إلى زيادة التكلفة ، لكنه لا يزال غير قادر على حل مشكلة السلامة تمامًا. . تسببت Tesla ، التي تدعي أنها أفضل BMS في العالم ، في حرائق خطيرة في طرازين من طرازات BMS في الصين وحدها هذا العام. العديد من مواد الإلكتروليت الصلبة غير العضوية غير قابلة للاشتعال ، وغير قابلة للتآكل ، وغير متطايرة ، ولا تعاني من مشاكل تسرب. ومن المتوقع أيضًا أن يتغلبوا على ظاهرة الليثيوم التغصني. لذلك ، من المتوقع أن تتمتع جميع بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة الثانوية القائمة على إلكتروليتات صلبة غير عضوية بخصائص أمان عالية. لا تزال الإلكتروليتات الصلبة البوليمرية تنطوي على مخاطر احتراق معينة ، ولكن بالمقارنة مع بطاريات الإلكتروليت السائلة التي تحتوي على مذيبات قابلة للاشتعال ، تم تحسين سلامتها بشكل كبير.

(2) جميع بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة لها كثافة طاقة عالية

في الوقت الحالي ، تصل كثافة الطاقة لخلايا بطارية ليثيوم أيون المستخدمة في السوق إلى حوالي 260 واط / كجم ، ويمكن أن تصل كثافة طاقة بطاريات الليثيوم أيون قيد التطوير إلى 300-320 واط / كجم. بالنسبة لبطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة بالكامل ، إذا تم استخدام الليثيوم المعدني كقطب كهربائي سالب ، فمن المتوقع أن تصل كثافة طاقة البطارية إلى 300-400 واط في الساعة / كجم ، أو حتى أعلى.

وتجدر الإشارة إلى أنه نظرًا لأن كثافة الإلكتروليت الصلب أعلى من كثافة الإلكتروليت السائل ، فبالنسبة لنفس نظام مواد القطب الموجب والسالب ، تكون كثافة طاقة الإلكتروليت السائل أعلى بكثير من كثافة طاقة جميع بطاريات الليثيوم الصلبة. السبب في أن بطارية الليثيوم الثانوية ذات الحالة الصلبة بكثافة طاقة عالية هو أن القطب السالب قد يستخدم مواد الليثيوم المعدنية.

(3) دورة حياة طويلة لجميع بطاريات الليثيوم الصلبة

من المتوقع أن يتجنب الإلكتروليت الصلب مشكلة التكوين المستمر والنمو للفيلم البيني الكهربائي الصلب وتغصنات الليثيوم التي تخترق الفاصل أثناء عملية الشحن والتفريغ للإلكتروليت السائل ، وقد يحسن بشكل كبير أداء الدورة وعمر خدمة بطاريات الليثيوم المعدنية . تم الإبلاغ عن أن بطاريات الليثيوم المعدنية ذات الحالة الصلبة بالكامل ذات الأغشية الرقيقة يمكن تدويرها أكثر من 45000 مرة ، ولكن لا توجد تقارير عن دورة حياة طويلة لبطاريات الليثيوم المعدنية ذات السعة الكبيرة. والسبب الرئيسي هو أن أداء دورة أقطاب الليثيوم المعدنية عالية السعة (GG gt ؛ 3mAh / cm2) لا يزال منخفضًا. فقير.

(4) نطاق درجة حرارة تشغيل واسع لجميع بطاريات الليثيوم الليثيوم ذات الحالة الصلبة

إذا كانت بطاريات الليثيوم الصلبة بالكامل تستخدم إلكتروليتات صلبة غير عضوية ، فمن المتوقع زيادة درجة حرارة التشغيل القصوى إلى 300 درجة مئوية؟ أو حتى أعلى. في الوقت الحاضر ، يجب تحسين أداء درجات الحرارة المنخفضة لبطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة ذات السعة الكبيرة. يرتبط نطاق درجة حرارة تشغيل البطارية المحددة بشكل أساسي بخصائص درجات الحرارة العالية والمنخفضة للمحلول الكهربائي ومقاومة الواجهة.

(5) نافذة كهروكيميائية واسعة لجميع بطاريات الليثيوم أيون الصلبة

نافذة الاستقرار الكهروكيميائية لبطارية الليثيوم الصلبة بالكامل واسعة ، وربما تصل إلى 5 فولت ، وهي مناسبة لمواد الأقطاب الكهربائية عالية الجهد وهي مفيدة لزيادة كثافة الطاقة. في الوقت الحاضر ، يمكن أن تعمل بطاريات الليثيوم ذات الأغشية الرقيقة القائمة على فوسفات نيتريد الليثيوم عند 4.8 فولت.

(6) تتمتع جميع بطاريات الليثيوم والليثيوم الصلبة بمزايا المرونة

يمكن تحضير بطاريات الليثيوم الصلبة بالكامل في بطاريات رقيقة وبطاريات مرنة ، والتي يمكن استخدامها في الأجهزة الطبية الذكية القابلة للارتداء والقابلة للزرع في المستقبل. بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم السائلة المرنة ، فإن التغليف أسهل وأكثر أمانًا.

(7) استعادة مريحة لجميع بطاريات الليثيوم الصلبة

بشكل عام ، هناك طريقتان لإعادة تدوير البطاريات ، إحداهما طريقة رطبة والأخرى طريقة جافة. الطريقة الرطبة هي إخراج اللب السائل السام والضار ، والطريقة الجافة هي استخراج المكونات الفعالة مثل التكسير. تتمثل ميزة بطارية الليثيوم الصلبة بالكامل في عدم وجود سائل فيها ، لذلك من الناحية النظرية لا ينبغي أن يكون هناك سوائل مهدرة ، ومن السهل نسبيًا التعامل معها.